本發(fā)明涉及一種設有電子控制變速器的混合動力車輛。

背景技術：

設有電子控制變速器的現(xiàn)代車輛包括熱力發(fā)動機的控制單元，該熱力發(fā)動機的控制單元物理地安裝在發(fā)動機艙中以布置成靠近熱力發(fā)動機、監(jiān)控熱力發(fā)動機的操作并控制熱力發(fā)動機以實現(xiàn)扭矩目標和/或rpm(每分鐘轉速)目標。此外，設有電子控制變速器的現(xiàn)代車輛包括變速器控制單元，該變速器控制單元物理地安裝在變速器附近、監(jiān)控變速器的操作，并且控制變速器致動器以在需要時執(zhí)行向上或向下?lián)Q擋。最后，設有電子控制變速器的現(xiàn)代車輛包括車輛控制單元(也稱為vmu(vehiclemanagementunit)-“車輛管理單元”)，其接收由駕駛員給出的命令并提供熱力發(fā)動機的控制單元，變速器的控制單元和(如果至少一個電機連接到/可連接到車輪)電子功率轉換器，其以相應的目標驅動電機，以便以最有效(即，即時的)和能量高效的方式滿足駕駛員的需要。

在當前市售的車輛中，車輛管理單元集成到專用的電子控制單元中，該專用的電子控制單元物理地布置在發(fā)動機艙中，與發(fā)動機控制單元和變速器控制單元分離且獨立，并通過車輛can網絡與發(fā)動機控制單元和變速器控制單元通信。

車輛管理單元接收由駕駛員操作的控制件(加速器踏板、制動踏板和變速器控制裝置)的位置以獲取駕駛員的需要，然后將該位置轉換為車輛的縱向速度目標(具有方向，即向前或向后)，并且可能地轉換為車輛的縱向加速度目標。然后，車輛管理單元確定如何通過協(xié)調熱力發(fā)動機、變速器和電機(如果存在的話)的動作來實現(xiàn)縱向速度目標和縱向加速度目標，即其為熱力發(fā)動機建立扭矩目標和rpm目標(這些目標也可以具有零值，對應于熱力發(fā)動機停機)，為變速器建立傳動比目標(其也可以具有空擋位置)，并且為電機建立扭矩目標(其可以作為發(fā)動機操作而為正值，或者作為發(fā)電機操而為負值)和rpm目標(該目標也可以具有零值，對應于電機停機)。

專利申請wo2004024490a1描述了一種混合動力車輛，其包括：

一對驅動輪9；

內燃熱力發(fā)動機1；

將來自熱力發(fā)動機1的扭矩傳遞到驅動輪9的自動電子控制變速器7；

可連接到驅動輪9的電機3；

驅動電機3的電子功率轉換器5(isgs)；

熱力發(fā)動機1的中央控制單元2(ems/etc)，其監(jiān)控熱力發(fā)動機1的操作并控制熱力發(fā)動機1以實現(xiàn)扭矩目標和/或rpm目標；

變速器7的中央控制單元8(egs)，其監(jiān)控變速器7的操作并控制變速器7以在需要時執(zhí)行換擋；

具有駕駛員座椅的乘員艙室，所述駕駛員座椅設有可由駕駛員操作的多個控制件，其中控制件包括方向盤、加速器踏板15、制動踏板16和變速器控制裝置；

與變速器7的中央控制單元8(egs)分離且獨立的變速器控制裝置(未示出并且隱含地描述)的電子控制單元，其在乘員艙室中物理地安裝在變速器控制裝置附近，并且通過直接接收從而處理來自耦聯(lián)到變速器控制裝置的至少一個位置傳感器的原始信號來實現(xiàn)獲取變速器控制裝置的當前位置的功能；以及

與變速器控制裝置的電子控制單元分離且獨立的車輛管理單元12(ipm)，其接收駕駛員給出的命令并且向熱力發(fā)動機1的控制單元2(ems/etc)、變速器7的控制單元8(egs)和電子功率轉換器5(isgs)提供相應目標，以滿足駕駛員的需要。進一步指出的是(第6頁，第21-24行)，車輛管理單元12(ipm)可集成到熱力發(fā)動機1的控制單元2(ems/etc)中、集成到電子功率轉換器5(isgs)中或集成到變速器7的控制單元8(egs)中。

美國專利申請us2006190155a1描述了一種用于控制車輛的發(fā)動機或變速器的裝置；該專利申請(在段落[0036]中)描述了變速器的控制裝置4被布置成遠離變速器2并且在選擇桿14處(選擇桿14附近)，例如，在圍繞選擇桿14的電子器件和機械部件的封裝殼體中。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于優(yōu)化車輛管理單元的制造，既簡化車輛管理單元與其必須連接的所有部件的連接，又使車輛管理單元的生產成本最小化；以這種方式，能夠制造設有電子控制變速器的混合動力車輛，其易于制造并且制造成本低。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種混合動力車輛，其包括：

至少一對驅動輪；

內燃熱力發(fā)動機；

電子控制變速器，其將來自熱力發(fā)動機的扭矩傳遞到驅動輪；

至少一個電機，其能夠連接到所述驅動輪；

電子功率轉換器，其控制所述電機；

熱力發(fā)動機的電子控制單元，其監(jiān)控熱力發(fā)動機的操作并控制熱力發(fā)動機以實現(xiàn)扭矩目標和/或rpm目標；

變速器的電子控制單元，其監(jiān)控變速器的操作并控制變速器以在需要時執(zhí)行換擋；

具有駕駛員座椅的乘員艙室，所述駕駛員座椅設有能夠由駕駛員操作的多個控制件，其中控制件包括方向盤、加速器踏板、制動踏板和變速器控制裝置；

變速器控制裝置的電子控制單元，其在乘員艙室中物理地安裝在變速器控制裝置附近，并且通過直接接收從而處理來自耦聯(lián)到所述變速器控制裝置的至少一個位置傳感器的原始信號來實現(xiàn)獲取變速器控制裝置的當前位置的功能；以及

車輛管理單元，其接收由駕駛員給出的命令并且向熱力發(fā)動機的控制單元、變速器的控制單元和電子功率轉換器提供相應的目標以滿足駕駛員的需要；

所述車輛的特征在于，所述車輛控制單元集成到所述變速器控制裝置的電子控制單元中，使得所述變速器控制裝置的電子控制單元還通過接收由駕駛員給出的命令并且通過向熱力發(fā)動機的電子控制單元、變速器的電子控制單元和電子功率轉換器提供相應的目標以滿足駕駛員的需要而實現(xiàn)車輛管理單元的功能。

附圖說明

現(xiàn)在將參照示出非限制性實施例的附圖描述本發(fā)明，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明制造的設有電子控制變速器的混合動力車輛的示意圖；

圖2是圖1所示車輛的變速桿的示意圖；

圖3是圖1所示車輛的變速器控制裝置的電子控制單元的示意圖；及

圖4是示出圖1所示車輛的各種電子控制單元之間的邏輯連接的示意圖。

具體實施方式

在圖1中，附圖標記1整體指示具有兩個前輪2和兩個后驅動輪3的混合動力車輛，其接收來自混合動力系統(tǒng)4的驅動扭矩。

混合動力系統(tǒng)4包括布置在前部位置并且設置有曲軸6的內燃熱力發(fā)動機5、將由內燃發(fā)動機5產生的扭矩傳遞到后驅動輪3的變速器7，以及兩個電機8和9，其中所述兩個電機機械地連接到變速器7并且是可逆的(即，它們可通過吸收電能和產生機械扭矩而作為電動機工作，以及通過吸收機械能和產生電能而作為發(fā)電機工作)。

變速器7包括傳動軸10，該傳動軸10在一側與曲軸6成角度地集成，并且在另一側機械地連接到電子控制變速器11，該電子控制變速器11布置在后部位置并且借助于從差速器13接收運動的兩個傳動軸12將運動傳遞到后驅動輪3；變速器11可以是自動的或自動化的(并具有單離合器或雙離合器)，然后通過電控制的致動器執(zhí)行換擋。

電機8機械地連接到內燃熱力發(fā)動機5的曲軸6，而電機9機械地連接到變速器11(例如變速器的主軸)。電機8由電子連續(xù)交流功率轉換器14(即“逆變器”)驅動，并且電機9由電子連續(xù)交流功率轉換器15(即“逆變器”)驅動。電子功率轉換器14和15都電連接到設有化學電池的電能儲存系統(tǒng)16。

設置成使得熱力發(fā)動機5的控制單元17物理地安裝在前發(fā)動機艙中以便布置于熱力發(fā)動機5的附近，監(jiān)控熱力發(fā)動機5的操作并控制熱力發(fā)動機5以實現(xiàn)扭矩目標和/或rpm目標。此外，設置成使得變速器11的控制單元18物理地安裝在后部位置以布置于變速器11附近，監(jiān)控變速器11的操作，并且當需要時控制變速器11的致動器以執(zhí)行向上或向下的換擋。

車輛1具有可容納駕駛員和任何可能乘員的乘員艙室，并且具有設有多個控制件的駕駛員座椅，所述控制件包括方向盤20、加速器踏板21、制動踏板22和變速桿23(在圖2和圖3中更好地示出)；通過操作這些控制件，駕駛員控制車輛1的運動。具體地，駕駛員使用方向盤20來(通過改變前輪的轉向角度)調節(jié)車輛1的橫向運動，而加速器踏板21、制動踏板22和變速桿23由駕駛員用于調節(jié)車輛1的縱向運動，即以便建立行進方向(向前或向后)并且建立縱向速度，并且可能地建立縱向加速度(其可以是正值或負值)。

通過相應的位置傳感器來(直接或間接地)讀取加速器踏板21的位置、制動踏板22的位置和變速桿23的位置。具體地，提供變速器控制裝置的電子控制單元19，其耦聯(lián)到變速桿23并獲取變速桿23的位置。如圖3中更清楚地所示，變速器控制裝置的電子控制單元19包括硬件裝置24和軟件25，所述硬件裝置24設有存儲器和至少一個微處理器(通常提供至少兩個獨立的微處理器：主微處理器和檢查主微處理器的正確操作的診斷微處理器)，軟件25通過硬件裝置24運行并獲取變速桿23的位置，即確定變速桿23的當前位置；此外，軟件25還確定與變速桿23相關聯(lián)的任何選擇器或按鈕的當前位置，并且控制與變速桿23相關聯(lián)的任何光指示器。具體地，軟件25直接接收來自耦聯(lián)到變速桿23的一個或多個位置傳感器的原始信號，其并執(zhí)行必要的處理以從這些原始信號安全地(即，甚至是執(zhí)行用于檢測任何可能錯誤的診斷)并精確地提取變速桿23的當前位置；隨后，軟件25在can網絡上提供(即在can網絡上“發(fā)布”)變速桿23的當前位置。

換言之，軟件25讀取來自耦聯(lián)到變速桿23的一個或多個位置傳感器的原始信號，處理這些原始信號以安全和準確地提取變速桿23的當前位置，并且最終在can網絡上“發(fā)布”變速桿23的當前位置。在這方面，請注意，軟件25對來自耦聯(lián)到變速桿23的位置傳感器的原始信號執(zhí)行一致性檢查，以進行必要的安全和診斷檢查。簡而言之，軟件25從耦聯(lián)到變速桿23的位置傳感器讀取低電平信號(即，原始信號)，并對其進行處理以獲得在can網絡上“發(fā)布”的相應高電平信號(例如，變速桿23處于“空擋”、“行駛”、“倒車”位置)。如前所述，軟件25甚至可以檢測和處理與變速桿23相關聯(lián)的選擇器或按鈕的當前位置；此外，軟件25可致動與變速桿23相關聯(lián)的光指示器和/或可控制致動器，所述致動器自主地移動變速桿23或阻止變速桿23移動(例如，如果制動踏板22未被踩下則防止變速桿23移動)。

變速器控制裝置的電子控制單元19還(與軟件25并行地)運行另一軟件26，該軟件26實現(xiàn)控制和協(xié)調熱力發(fā)動機5、變速器11和電機8、9的功能。換言之，在變速器控制裝置的電子控制單元19中運行的軟件26接收由駕駛員給出的命令并且向熱力發(fā)動機5的控制單元17、變速器11的控制單元18以及電機8和9的電子連續(xù)交流功率轉換器14和15提供相應的目標，以便以最有效(即，即時的)和能量高效的方式滿足駕駛員的需要。因此，在變速器控制裝置的電子控制單元19中運行的軟件26構成車輛管理單元(也稱為vmu-“車輛管理單元”)。車輛管理單元(即，與軟件25并行地在變速器控制裝置的電子控制單元19中運行的軟件26)基于加速器踏板21的位置、制動踏板22的位置和變速桿23的位置來確定駕駛員的運動需求，即將這些位置轉換成縱向速度目標(具有方向，即向前或向后)，并且可能地轉換為車輛1的縱向加速度目標。

隨后，車輛管理單元(即，與軟件25并行地在變速器控制裝置的電子控制單元19中運行的軟件26)建立如何通過協(xié)調熱力發(fā)動機5、變速器11以及電機8和9來實現(xiàn)縱向速度目標和縱向加速度目標，即建立適于熱力發(fā)動機5的扭矩目標和rpm目標(目標也可以具有零值，對應于熱力發(fā)動機5停機)，建立適于變速器11的傳動比目標(其也可以具有空擋位置)，并且建立適于每個電機8和9的扭矩目標(其可作為發(fā)動機操作而為正值或作為發(fā)電機操作而為負值)和rpm目標(該目標也可以具有零值，對應于對于電機8和9停機)。

如前所述，熱力發(fā)動機5的控制單元17物理地安裝在前發(fā)動機艙中，以布置于熱力發(fā)動機5附近，而變速器11的控制單元18物理地安裝在后部位置以布置于變速器11附近；因此，兩個控制單元17和18彼此物理分離，彼此相對遠離并且通過車輛1的can網絡(已知且未示出)通信(“controllerareanetwork(控制器局域網)”，也稱為can-bus(can總線)，其是用于現(xiàn)場總線的串行標準，主要在汽車、多播環(huán)境中，在八十年代引入以連接各種電子控制單元)。如圖2中更清楚地所示，變速器控制裝置的電子控制單元19(也運行構成車輛管理單元的軟件26)在乘員艙室中物理地安裝在車輛1的變速桿23附近，并且通過車輛1的can網絡與兩個控制單元17和18以及兩個電子連續(xù)交流功率轉換器14和15通信。

簡而言之，硬件裝置24(即，變速器控制裝置的電子控制單元19)通過軟件26實現(xiàn)車輛管理的功能以及通過軟件25實現(xiàn)獲得變速桿23的當前位置的功能。兩個軟件產品25和26由同一硬件裝置24并行(或同時)運行。換言之，車輛管理的功能(軟件26)和獲取變速桿23當前位置的功能(軟件25)被集成到同一硬件裝置24中，即集成到變速器控制裝置的同一電子控制單元19中。

根據(jù)圖2中所示的優(yōu)選實施例，硬件裝置24在支撐變速桿23的中央通道27中物理地安裝在變速桿23附近。以這種方式，硬件裝置24可以直接連線到檢測變速桿23位置的傳感器和檢測踏板21和22位置的傳感器；備選地，檢測變速桿23位置的傳感器也可以直接集成到硬件裝置24中，或者可與硬件裝置24一起形成單個組件。

在上述實施例中，駕駛員通過桿形控制部件(即，變速桿23)控制變速器的操作；根據(jù)不同的和完全等同的實施例，駕駛員通過不同形狀的控制部件(諸如成形為旋鈕或按鈕的控制部件)來控制變速器的操作。換言之，變速器控制裝置可成形為桿或旋鈕或按鈕。此外，與桿或旋鈕相結合，變速器控制裝置還可包括安裝到方向盤20上用于請求換擋的一對葉片。

還如圖4中所示，變速器控制裝置的電子控制單元19(即，物理地安裝在變速桿23附近的單個硬件裝置24)通過軟件26實現(xiàn)車輛管理單元的功能，同時通過軟件25實現(xiàn)獲取變速桿23當前位置的功能；換言之，車輛管理單元和用于獲取變速桿當前位置的單元集成到實現(xiàn)這兩種功能的單個硬件裝置24中(集成到變速器控制裝置的單個電子控制單元19中)。車輛管理單元向兩個控制單元17和18以及兩個電子連續(xù)交流功率轉換器14和15通知要實現(xiàn)的相應目標。此外，車輛管理單元向變速器11的控制單元18傳達變速桿23的當前位置。

上述車輛1具有多種優(yōu)點。

首先，車輛管理單元在乘員艙室中的布置(因此將其集成到變速器控制裝置的電子控制單元19中)優(yōu)化了車輛管理單元相對于所有待連接的部件的定位。事實上，車輛管理單元必須從耦聯(lián)到由駕駛員控制的控制件的位置傳感器接收信號，并且同時必須通過can網絡與兩個控制單元17和18以及兩個電子連續(xù)交流功率轉換器14和15相互作用。

此外，車輛管理單元在乘員艙室中的布置(因此將其集成到變速器控制裝置的電子控制單元19中)減少了車輛管理單元經受的熱應力；事實上，法規(guī)要求發(fā)動機艙中的最高溫度為105℃，而法規(guī)要求乘員艙室中的最高溫度為85℃。因此，盡管獲得相同的性能，但是車輛管理單元部件的成本可以降低。

最后，車輛管理單元的變速器控制裝置的電子控制單元19的集成允許避免安裝專門用于車輛管理單元的另外的電子控制單元，以得到顯著的節(jié)?。皇聦嵣?，在當前市售車輛中，專門用于獲取變速桿23位置的電子控制單元具有包括兩個微處理器的相對復雜的硬件，并且還可實現(xiàn)車輛控制單元的功能，而不需要任何顯著的硬件升級。